اثر کاربرد PAC در تصفیه آب نیروگاه حرارتی
۱. پیش تصفیه آب جبرانی
آبهای طبیعی اغلب حاوی گل، خاک رس، هوموس و سایر مواد معلق و ناخالصیهای کلوئیدی و باکتریها، قارچها، جلبکها، ویروسها و سایر میکروارگانیسمها هستند که پایداری خاصی در آب دارند و عامل اصلی کدورت، رنگ و بوی آب هستند. این مواد آلی بیش از حد وارد مبدل یونی میشوند، رزین را آلوده میکنند، ظرفیت تبادل رزین را کاهش میدهند و حتی بر کیفیت پساب سیستم نمکزدایی تأثیر میگذارند. تصفیه انعقادی، زلالسازی تهنشینی و تصفیه فیلتراسیون، هدف اصلی حذف این ناخالصیها است، به طوری که محتوای مواد معلق در آب به کمتر از 5 میلیگرم در لیتر کاهش یابد، یعنی آب زلال به دست آید. به این عمل پیشتصفیه آب میگویند. پس از پیشتصفیه، آب فقط زمانی میتواند به عنوان آب دیگ بخار استفاده شود که نمکهای محلول در آب توسط تبادل یونی حذف شوند و گازهای محلول در آب با گرم کردن یا جاروبرقی یا دمیدن حذف شوند. اگر این ناخالصیها ابتدا حذف نشوند، تصفیه بعدی (نمکزدایی) قابل انجام نیست. بنابراین، تصفیه انعقادی آب یک حلقه مهم در فرآیند تصفیه آب است.
فرآیند پیش تصفیه نیروگاه حرارتی به شرح زیر است: آب خام → انعقاد → رسوب و زلالسازی → فیلتراسیون. منعقدکنندههایی که معمولاً در فرآیند انعقاد استفاده میشوند عبارتند از پلی آلومینیوم کلراید، سولفات پلی فریک، سولفات آلومینیوم، تری کلرید فریک و غیره. موارد زیر عمدتاً کاربرد پلی آلومینیوم کلراید را معرفی میکنند.
پلی آلومینیوم کلراید، که به اختصار PAC نامیده میشود، بر پایه خاکستر آلومینیوم یا مواد معدنی آلومینیوم به عنوان مواد اولیه است که در دمای بالا و فشار معینی با واکنش قلیایی و آلومینیوم، پلیمر تولید میکند. مواد اولیه و فرآیند تولید متفاوت است و مشخصات محصول یکسان نیست. فرمول مولکولی PAC [Al2(OH)nCI6-n]m است که در آن n میتواند هر عدد صحیحی بین 1 تا 5 باشد و m عدد صحیح خوشه 10 است. PAC به دو صورت جامد و مایع موجود است.
۲. مکانیسم انعقاد
سه اثر اصلی منعقدکنندهها بر ذرات کلوئیدی در آب وجود دارد: خنثیسازی الکتریکی، پلسازی جذبی و جاروب کردن. اینکه کدام یک از این سه اثر، اثر اصلی است، به نوع و دوز منعقدکننده، ماهیت و محتوای ذرات کلوئیدی در آب و مقدار pH آب بستگی دارد. مکانیسم عمل پلی آلومینیوم کلراید مشابه سولفات آلومینیوم است و رفتار سولفات آلومینیوم در آب به فرآیند تولید گونههای مختلف هیدرولیز شده Al3+ اشاره دارد.
پلی آلومینیوم کلراید را میتوان به عنوان محصولات واسطهای مختلف در فرآیند هیدرولیز و پلیمریزاسیون کلرید آلومینیوم به Al(OH)3 تحت شرایط خاص در نظر گرفت. این ماده مستقیماً در آب به شکل گونههای پلیمری مختلف و A1(OH)a(s) وجود دارد، بدون اینکه فرآیند هیدرولیز Al3+ انجام شود.
۳. کاربرد و عوامل مؤثر
۱. دمای آب
دمای آب تأثیر آشکاری بر اثر تصفیه انعقاد دارد. وقتی دمای آب پایین است، هیدرولیز منعقدکننده دشوارتر است، به خصوص وقتی دمای آب کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد، سرعت هیدرولیز کند است و لخته تشکیل شده دارای ساختار شل، محتوای آب بالا و ذرات ریز است. وقتی دمای آب پایین است، انحلال ذرات کلوئیدی افزایش مییابد، زمان لختهسازی طولانیتر و سرعت رسوبگذاری کند است. تحقیقات نشان میدهد که دمای آب 25 تا 30 درجه سانتیگراد مناسبتر است.
۲. مقدار pH آب
فرآیند هیدرولیز پلی آلومینیوم کلراید فرآیندی است که در آن H+ به طور مداوم آزاد میشود. بنابراین، در شرایط pH مختلف، واسطههای هیدرولیز متفاوتی وجود خواهد داشت و بهترین مقدار pH برای تصفیه انعقاد پلی آلومینیوم کلراید عموماً بین 6.5 تا 7.5 است. اثر انعقاد در این زمان بیشتر است.
۳. مقدار مصرف منعقدکننده
وقتی مقدار منعقدکننده اضافه شده کافی نباشد، کدورت باقی مانده در آب خروجی بیشتر است. وقتی مقدار خیلی زیاد باشد، به دلیل اینکه ذرات کلوئیدی موجود در آب، منعقدکننده اضافی را جذب میکنند، خاصیت بار ذرات کلوئیدی تغییر میکند و در نتیجه کدورت باقی مانده در پساب دوباره افزایش مییابد. فرآیند انعقاد یک واکنش شیمیایی ساده نیست، بنابراین دوز مورد نیاز را نمیتوان طبق محاسبه تعیین کرد، بلکه باید با توجه به کیفیت خاص آب، دوز مناسب را تعیین کرد. وقتی کیفیت آب به صورت فصلی تغییر میکند، دوز باید بر اساس آن تنظیم شود.
۴. محیط تماس
در فرآیند تصفیه انعقادی یا سایر تصفیههای رسوبی، اگر مقدار مشخصی لایه گل در آب وجود داشته باشد، اثر تصفیه انعقادی میتواند به طور قابل توجهی بهبود یابد. این امر میتواند از طریق جذب، کاتالیز و هسته تبلور، سطح وسیعی را فراهم کند و اثر تصفیه انعقادی را بهبود بخشد.
رسوب انعقادی در حال حاضر روشی است که به طور گسترده برای تصفیه آب استفاده میشود. پلی آلومینیوم کلراید به عنوان یک لختهساز تصفیه آب در صنعت استفاده میشود که دارای عملکرد انعقادی خوب، لخته بزرگ، دوز کمتر، راندمان بالا، رسوب سریع، محدوده کاربرد وسیع و مزایای دیگر است. در مقایسه با فلوکولانت سنتی، دوز آن میتواند 1/3 تا 1/2 کاهش یابد و هزینه 40٪ کاهش یابد. همراه با عملکرد فیلتر بدون شیر و فیلتر کربن فعال، کدورت آب خام به میزان قابل توجهی کاهش مییابد، کیفیت پساب سیستم نمکزدایی بهبود مییابد و ظرفیت تبادل رزین نمکزدایی نیز افزایش مییابد و هزینه عملیاتی کاهش مییابد.